KR20170040731A - Low Drop-Out regulator and display device including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저전압 강하(Low Drop-Out, LDO) 레귤레이터에 관한 것으로, 특히 높은 공급 전원 잡음 제거율(Power Supply Rejection Ratio, PSRR) 특성을 갖는 LDO 레귤레이터 및 이를 구비하는 표시장치에 관한 것이다. The present invention relates to a low dropout (LDO) regulator, and more particularly, to a LDO regulator having a high power supply rejection ratio (PSRR) characteristic and a display device having the same.
전압 레귤레이터는 표시장치 등과 같은 전자 장치 또는 그것의 구성요소에 안정적으로 전력을 공급하기 위해 사용된다. 전압 레귤레이터는 선형 레귤레이터와 스위칭(Switching) 레귤레이터로 분류된다. A voltage regulator is used to stably supply power to an electronic device such as a display device or the like. Voltage regulators are classified as linear regulators and switching regulators.
직류-직류 변환기(DC-DC Converter)는 스위칭 레귤레이터의 한 종류이다. 직류-직류 변환기는 높은 변환 효율을 갖는다. 그러나, 직류-직류 변환기의 출력 전압은 선형 레귤레이터의 출력 전압에 비해 많은 노이즈를 포함한다.DC-DC converter (DC-DC converter) is a kind of switching regulator. DC-DC converters have high conversion efficiency. However, the output voltage of the DC-DC converter includes more noise than the output voltage of the linear regulator.
저전압 강하(LDO) 레귤레이터는 선형 레귤레이터의 한 종류이다. LDO 레귤레이터는 낮은 변환 효율을 갖지만, 빠른 응답 속도를 갖는다. 즉, LDO 레귤레이터는 출력 전압이 입력 전압보다 낮아 전력 손실이 있으나, 안정적인 전압을 제공할 수 있다. Low-dropout (LDO) regulators are a type of linear regulator. LDO regulators have low conversion efficiency, but have a fast response time. In other words, an LDO regulator can provide a stable voltage, even though the output voltage is lower than the input voltage and there is power loss.
또한, LDO 레귤레이터의 출력 전압은 직류-직류 변환기의 출력전압에 비해 적은 양의 노이즈를 포함한다. 따라서, 직류-직류 변환기의 단점을 보완하기 위해 LDO 레귤레이터가 사용될 수 있다. 특히, LDO 레귤레이터는 노이즈에 민감한 장치 또는 높은 성능으로 구동되어야 하는 장치에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다.In addition, the output voltage of the LDO regulator includes a small amount of noise compared to the output voltage of the DC-DC converter. Therefore, an LDO regulator can be used to compensate for the shortcomings of the DC-DC converter. In particular, an LDO regulator may be used to power a noise sensitive device or a device that must be driven at high performance.
공급 전원 잡음 제거율(Power Supply Rejection Ratio, 이하 PSRR)은 전원으로 공급되는 입력 전압 잡음 대 출력 전압 잡음의 비율이다. PSRR은 특정 주파수 대역에서 전압 레귤레이터에 의해 입력 전압 잡음이 효과적으로 차단되어 안정적으로 전압이 공급되는 정도를 나타내는 지표로 사용된다. Power Supply Rejection Ratio (PSRR) is the ratio of input voltage noise to output voltage noise supplied to the power supply. The PSRR is used as an indicator of the degree to which the input voltage noise is effectively blocked by a voltage regulator in a certain frequency band and is stably supplied with voltage.
전압 레귤레이터의 입력 전압에 노이즈가 포함되는 경우, 전압 레귤레이터의 출력 전압은 노이즈로 인해 일정한 값을 유지하지 못한다. 특히, 선형 레귤레이터의 폐회로 루프의 이득 교점 주파수(Gain Crossover Frequency)보다 큰 수백 kHz 또는 수 MHz 이상의 고주파 대역에서, 선형 레귤레이터의 입력 전압 잡음이 효과적으로 차단되지 못한다. 따라서, 고주파 대역에서 안정적인 출력 전압을 형성하는 것이 어렵다.When the input voltage of the voltage regulator includes noise, the output voltage of the voltage regulator does not maintain a constant value due to noise. Particularly, in a high frequency band of several hundred kHz or a few MHz or more, which is larger than the gain crossover frequency of the closed loop of the linear regulator, the input voltage noise of the linear regulator is not effectively blocked. Therefore, it is difficult to form a stable output voltage in the high frequency band.
본 발명의 실시예는 저전압 강하 레귤레이터 및 이를 구비한 표시장치를 제공함을 목적으로 한다.Embodiments of the present invention provide a low-dropout regulator and a display device having the low-dropout regulator.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 저전압 강하 레귤레이터는, 제어신호에 따라 입력전압을 레귤레이팅하는 패스 트랜지스터; 및 상기 패스 트랜지스터의 게이트 노드로 음의 캐패시턴스를 제공하는 보상회로가 포함되며, 상기 제어신호는 상기 패스 트랜지스터의 출력전압에 연관된 피드백 신호, 기준 입력신호 및 상기 음의 캐패시턴스를 근거로 형성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a low-voltage dropout regulator including: a pass transistor for regulating an input voltage according to a control signal; And a compensation circuit for providing a negative capacitance to a gate node of the pass transistor, wherein the control signal is formed based on a feedback signal, a reference input signal, and the negative capacitance associated with the output voltage of the pass transistor.
본 발명의 다른 실시예에 의한 저전압 강하 레귤레이터는, 제어신호에 따라 입력 전원전압을 레귤레이팅하여 출력 전압으로 출력하는 패스 트랜지스터; 상기 출력 전압에 응답하여 피드백 전압을 생성하는 피드백부; 기준 전압 및 상기 피드백 전압을 입력 받아 비교 신호를 출력하는 오류 증폭기; 및 상기 패스 트랜지스터의 게이트 전극이 접속된 제 1노드에 음의 캐패시턴스를 생성하는 보상 회로가 포함된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a low-voltage dropout regulator including: a pass transistor that regulates an input supply voltage according to a control signal and outputs the regulated output voltage; A feedback unit for generating a feedback voltage in response to the output voltage; An error amplifier receiving the reference voltage and the feedback voltage and outputting a comparison signal; And a compensation circuit for generating a negative capacitance at a first node to which the gate electrode of the pass transistor is connected.
상기 패스 트랜지스터는, 상기 입력 전원전압과 연결되는 제 1전극; 상기 출력전압이 출력되는 제 2노드와 연결되는 제 2전극; 및 상기 제어신호가 입력되는 게이트 전극을 포함한다.The pass transistor includes: a first electrode connected to the input power supply voltage; A second electrode connected to a second node through which the output voltage is output; And a gate electrode to which the control signal is inputted.
상기 기준 전압은 상기 오류 증폭기의 반전 입력단(-)으로 입력되고, 상기 피드백 전압은 상기 오류 증폭기의 비반전 입력단(+)으로 입력된다.The reference voltage is input to the inverting input terminal (-) of the error amplifier, and the feedback voltage is input to the non-inverting input terminal (+) of the error amplifier.
상기 음의 캐패시턴스의 크기는 상기 제 1 노드에서의 기생 캐패시턴스 및 상기 패스 트랜지스터의 게이트-드레인 전극간 캐패시턴스의 합의 크기와 실질적으로 동일하다.The size of the negative capacitance is substantially equal to the sum of the parasitic capacitance at the first node and the capacitance between the gate and drain electrodes of the pass transistor.
상기 패스 트랜지스터는 상기 출력전압이 출력되는 제 2노드와 연결되며, 상기 제 2노드에 대응되는 출력단에 부하 캐패시턴스가 형성된다. 상기 부하 캐패시턴스는 기생 캐패시턴스로 구현될 수 있다.The pass transistor is connected to a second node to which the output voltage is output, and a load capacitance is formed at an output terminal corresponding to the second node. The load capacitance may be implemented with parasitic capacitance.
상기 보상회로는, OP 앰프와, 상기 OP 앰프의 출력단과 접지 사이에 연결되는 제 1 저항 및 제 2 저항으로 구성되는 비반전 증폭기 및 상기 비반전 증폭기에 연결되는 보상 캐패시터를 포함한다.The compensation circuit includes an OP amplifier and a compensation capacitor connected to the non-inverting amplifier and a non-inverting amplifier composed of a first resistor and a second resistor connected between the output terminal of the OP amplifier and ground.
상기 OP 앰프는 상기 오류 증폭기에 비해 넓은 동작 대역폭을 갖으며, 상기 제 1저항 및 제 2저항 중 적어도 하나는 가변저항이다.The operational amplifier has a wider operating bandwidth than the error amplifier, and at least one of the first resistor and the second resistor is a variable resistor.
상기 OP 앰프의 비반전 입력단(+)으로는 상기 제어신호에 대응되는 신호가 입력되고, 반전 입력단(-)으로는 상기 OP 앰프의 출력 전압이 상기 제 1 저항 및 제 2 저항에 의해 분배된 전압이 입력된다.A signal corresponding to the control signal is input to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier, and an inverting input terminal (-) is connected to the output voltage of the operational amplifier .
상기 보상회로는 상기 비반전 증폭기의 입력단에 연결되는 소스 팔로워부를 더 포함한다.The compensation circuit further includes a source follower connected to the input of the non-inverting amplifier.
상기 소스 팔로워부는 제 1전극이 상기 입력 전원전압과 연결되고, 제 2전극이 전류 싱크부와 연결되며, 게이트 전극으로 상기 제어신호가 인가되는 트랜지스터를 포함한다.The source follower includes a transistor having a first electrode coupled to the input power supply voltage, a second electrode coupled to the current sink, and a control signal applied to the gate electrode.
상기 소스 팔로워부에 포함된 트랜지스터는 상기 패스 트랜지스터와 상이한 타입의 트랜지스터이다. And the transistor included in the source follower portion is a transistor of a type different from that of the pass transistor.
본 발명의 실시예에 의한 표시장치는, 다수의 게이트 라인, 다수의 데이터 라인 및 다수의 화소를 포함하는 표시패널; 게이트 신호를 상기 게이트 라인들에 출력하는 게이트 구동부; 데이터 전압을 상기 데이터 라인들에 출력하는 소오스 구동부 및 입력 전압을 수신하고, 이를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 게이트 구동부 및/또는 소오스 구동부로 출력하는 전압 생성부를 포함하며, 상기 전압 생성부는 DC-DC 컨버터 및 LDO 레귤레이터로 구성되고, 상기 LDO 레귤레이터는 음의 캐패시턴스를 생성하는 보상회로를 포함한다. A display device according to an embodiment of the present invention includes: a display panel including a plurality of gate lines, a plurality of data lines, and a plurality of pixels; A gate driver for outputting a gate signal to the gate lines; And a voltage generator for receiving an input voltage, converting the analog voltage into an analog voltage, and outputting the analog voltage to the gate driver and / or the source driver, wherein the voltage generator includes a DC- And an LDO regulator, wherein the LDO regulator includes a compensation circuit that generates a negative capacitance.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 패스 트랜지스터의 게이트 노드에서 발생되는 기생 캐패시턴스의 영향을 제거할 수 있는 보상 회로를 구비함으로써, 상기 패스 트랜지스터의 게이트-소스 간 전압차를 제거하여 공급 전원 잡음 제거율(PSRR) 특성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, by providing the compensation circuit capable of eliminating the influence of the parasitic capacitance generated at the gate node of the pass transistor, the gate-source voltage difference of the pass transistor is removed, (PSRR) characteristics can be improved.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 LDO 레귤레이터는 상기 보상 회로를 구비함을 통해 큰 면적을 갖는 대용량 부하(Load) 캐패시터를 제거하면서도 고주파 대역에서도 안정적인 출력 전압을 출력할 수 있으며, 이에 따라 디스플레이 구동에 필요한 DDI(Display Driver IC)의 아날로그 회로들에 적은 면적으로 안정적인 전압을 제공하는 최적의 레귤레이터로서 동작할 수 있다.In addition, the LDO regulator according to the embodiment of the present invention can output a stable output voltage even in a high frequency band while eliminating a large capacity load capacitor having a large area through the compensation circuit. Accordingly, It can operate as an optimal regulator that provides a stable voltage with a small area to the analog circuits of the necessary Display Driver IC (DDI).
도 1은 저전압 강하 레귤레이터의 회로도.
도 2는 도 1에 도시된 저전압 강하 레귤레이터에 대한 소신호 모델링 회로.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 저전압 강하 레귤레이터의 회로도.
도 4는 도 3에 도시된 저전압 강하 레귤레이터에 대한 소신호 모델링 회로.
도 5는 도 4에 도시된 보상회로의 일 실시예를 포함하는 저전압 강하 레귤레이터의 회로도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 저전압 강하 레귤레이터의 PSRR 특성을 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 표시장치의 블록도.
도 8은 도 7에 도시된 전압 생성부의 구성을 나타내는 블록도.1 is a circuit diagram of a low-dropout regulator;
2 is a small signal modeling circuit for the low-dropout regulator shown in FIG.
3 is a circuit diagram of a low-voltage drop regulator according to an embodiment of the present invention.
4 is a small-signal modeling circuit for the low-dropout regulator shown in FIG.
Figure 5 is a circuit diagram of a low-dropout regulator including one embodiment of the compensation circuit shown in Figure 4;
6 is a graph showing PSRR characteristics of a low-voltage dropout regulator according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of a display device according to an embodiment of the present invention;
8 is a block diagram showing the configuration of the voltage generator shown in Fig.
위 발명의 배경이 되는 기술 란에 기재된 내용은 오직 본 발명의 기술적 사상에 대한 배경 기술의 이해를 돕기 위한 것이며, 따라서 그것은 본 발명의 기술 분야의 당업자에게 알려진 선행 기술에 해당하는 내용으로 이해될 수 없다.It is to be understood that the description in the technical field of the background of the present invention is only for the understanding of the background art on the technical idea of the present invention and therefore it can be understood that it corresponds to the prior art known to a person skilled in the art none.
아래의 서술에서, 설명의 목적으로, 다양한 실시예들의 이해를 돕기 위해 많은 구체적인 세부 내용들이 제시된다. 그러나, 다양한 실시예들이 이러한 구체적인 세부 내용들 없이 또는 하나 이상의 동등한 방식으로 실시될 수 있다는 것은 명백하다. 다른 예시들에서, 잘 알려진 구조들과 장치들은 장치는 다양한 실시예들을 불필요하게 이해하기 어렵게 하는 것을 피하기 위해 블록도로 표시된다.In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of various embodiments. It will be apparent, however, that the various embodiments may be practiced without these specific details, or with one or more equivalents. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to avoid obscuring the various embodiments unnecessarily.
도면에서, 레이어들, 필름들, 패널들, 영역들 등의 크기 또는 상대적인 크기는 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 또한, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.In the drawings, the sizes or relative sizes of layers, films, panels, regions, etc. may be exaggerated for clarity. Also, like reference numerals designate like elements.
명세서 전체에서, 어떤 소자 또는 레이어가 다른 소자 또는 레이어와 "연결되어 있다"고 서술되어 있으면, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자나 레이어를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 그러나, 만약 어떤 부분이 다른 부분과 "직접적으로 연결되어 있다"고 서술되어 있으면, 이는 해당 부분과 다른 부분 사이에 다른 소자가 없음을 의미할 것이다. "X, Y, 및 Z 중 적어도 어느 하나", 그리고 "X, Y, 및 Z로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나"는 X 하나, Y 하나, Z 하나, 또는 X, Y, 및 Z 중 둘 또는 그 이상의 어떤 조합 (예를 들면, XYZ, XYY, YZ, ZZ) 으로 이해될 것이다. 여기에서, "및/또는"은 해당 구성들 중 하나 또는 그 이상의 모든 조합을 포함한다.Throughout the specification, if an element or layer is described as being "connected" to another element or layer, it is not only directly connected but also indirectly connected with another element or layer in between . However, if a part is described as "directly connected" to another part, it will mean that there is no other element between that part and the other part. At least one selected from the group consisting of "X, Y and Z and at least one selected from the group consisting of X, Y and Z" is X, Y, Z, (E.g., XYZ, XYY, YZ, ZZ). Herein, "and / or" includes all combinations of one or more of the corresponding configurations.
여기에서, 첫번째, 두번째 등과 같은 용어가 다양한 소자들, 요소들, 지역들, 레이어들, 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 소자들, 요소들, 지역들, 레이어들, 및/또는 섹션들은 이러한 용어들에 한정되지 않는다. 이러한 용어들은 하나의 소자, 요소, 지역, 레이어, 및/또는 섹션을 다른 소자, 요소, 지역, 레이어, 및 또는 섹션과 구별하기 위해 사용된다. 따라서, 일 실시예에서의 첫번째 소자, 요소, 지역, 레이어, 및/또는 섹션은 다른 실시예에서 두번째 소자, 요소, 지역, 레이어, 및/또는 섹션이라 칭할 수 있다.The terms first, second, etc. may be used herein to describe various elements, elements, regions, layers, and / or sections, Or sections are not limited to these terms. These terms are used to distinguish one element, element, region, layer, and / or section from another element, element, region, layer, and / or section. Thus, a first element, element, region, layer, and / or section in one embodiment may be referred to as a second element, element, region, layer, and / or section in another embodiment.
"아래", "위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어가 설명의 목적으로 사용될 수 있으며, 그렇게 함으로써 도면에서 도시된 대로 하나의 소자 또는 특징과 다른 소자(들) 또는 특징(들)과의 관계를 설명한다. 이는 도면 상에서 하나의 구성 요소의 다른 구성 요소에 대한 관계를 나타내는 데에 사용될 뿐, 절대적인 위치를 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 도면에 도시된 장치가 뒤집히면, 다른 소자들 또는 특징들의 "아래"에 위치하는 것으로 묘사된 소자들은 다른 소자들 또는 특징들의 "위"의 방향에 위치한다. 따라서, 일 실시예에서 "아래" 라는 용어는 위와 아래의 양방향을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 장치는 그 외의 다른 방향일 수 있다 (예를 들어, 90도 회전된 혹은 다른 방향에서), 그리고, 여기에서 사용되는 그런 공간적으로 상대적인 용어들은 그에 따라 해석된다.Spatially relative terms such as "below "," above ", and the like can be used for illustrative purposes, thereby describing the relationship between one element or feature and another element (s) or feature (s) do. This is used to denote the relationship of one component to another in the drawings, but not to an absolute position. For example, if the device shown in the figures is inverted, the elements depicted as being "below" other elements or features are positioned in the "up" direction of other elements or features. Thus, in one embodiment, the term "below" may include both upward and downward directions. In addition, the device may be in another direction (e.g., rotated 90 degrees or in another direction), and such spatially relative terms used herein are interpreted accordingly.
여기에서 사용된 용어는 특정한 실시예들을 설명하는 목적이고 제한하기 위한 목적이 아니다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함한다" 고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 다른 정의가 없는 한, 여기에 사용된 용어들은 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 갖는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting. Throughout the specification, when a component is referred to as "comprising ", it means that it can include other components as well, without departing from the other components unless specifically stated otherwise. Unless defined otherwise, terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 저전압 강하 레귤레이터를 나타내는 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 저전압 강하 레귤레이터에 대한 소신호 모델링 회로이다.FIG. 1 is a circuit diagram showing a low-voltage drop regulator, and FIG. 2 is a small-signal modeling circuit for the low-voltage drop regulator shown in FIG.
도 1을 참조하면, 저전압 강하(Low Drop-Out, LDO) 레귤레이터(10)는 입력 전원전압(Vdd)을 레귤레이팅하여 부하로 출력하는 것으로, 패스 트랜지스터(Mp), 오류 증폭기(12), 피드백부(14) 및 출력 부하 캐패시터(CL)를 포함할 수 있다. 1, a low drop-out (LDO)
패스 트랜지스터(Mp)는 출력 노드(N2)를 통해 레귤레이팅된 입력 전원전압(Vdd)를 출력하도록 제 1전극은 상기 입력 전원전압(Vdd)과 연결되고, 제 2전극은 출력 노드(N2)와 연결된다. 또한, 게이트 전극으로 제어 신호(CTRL)를 제공받으며, 상기 제어신호(CTRL)는 상기 입력 전원전압(Vdd)에 기초하여 출력 전압(Vout)이 출력되도록 제어하는 신호이다. 즉, 상기 제어신호(CTRL)의 크기에 대응하여 출력 전압(Vout)의 크기가 결정된다. The first electrode of the pass transistor Mp is connected to the input power supply voltage Vdd so as to output the regulated input power supply voltage Vdd through the output node N2 and the second electrode of the pass transistor Mp is connected to the output node N2 . Also, the control signal CTRL is supplied to the gate electrode, and the control signal CTRL is a signal for controlling the output voltage Vout to be output based on the input power supply voltage Vdd. That is, the magnitude of the output voltage Vout is determined corresponding to the magnitude of the control signal CTRL.
이 때, 상기 패스 트랜지스터(Mp)는 P 타입의 트랜지스터(예: PMOSFET)로 구현될 수 있다. At this time, the pass transistor Mp may be implemented as a P-type transistor (for example, a PMOSFET).
피드백부(14)는 상기 출력 전압(Vout)에 응답하여 피드백 전압(VFD)을 생성하며, 도시된 바와 같이 출력 노드(N2)와 접지(GND) 사이에 직렬로 연결되는 복수의 저항들(R1, R2)로 구성될 수 있다. 즉, 상기 피드백 전압(VFB)은 상기 출력 전압(Vout)이 상기 저항들에 의해 분배된 전압이다. 피드백부(14)는 상기 피드백 전압(VFD)을 오류 증폭기(12)로 제공한다.The
오류 증폭기(12)는 반전 입력단(-)으로 기준 전압(VREF)을 입력 받고, 비반전 입력단(+)으로 상기 피드백 전압(VFD)을 입력 받으며, 입력된 기준 전압(VREF) 및 피드백 전압(VFB)을 비교한다. 오류 증폭기(12)는 비교 결과에 응답하여 상기 패스 트랜지스터(Mp)의 게이트 전극이 접속된 제 1노드(N1)로 비교 신호를 출력하고, 생성된 비교 신호는 상기 패스 트랜지스터(Mp)의 제어신호(CTRL)로 인가된다. The
상기 비교 신호는 저전압 강하 레귤레이터(10)의 출력 전압(VOUT)의 변화에 관한 정보를 포함한다. 즉, 상기 출력 전압(VOUT)이 변동되면, 이에 응답하여 피드백 전압(VFB)이 함께 변동되고, 오류 증폭기(12)는 변동된 피드백 전압(VFB)에 응답하여 비교 신호를 생성한다. 일 예로, 피드백 전압(VFB)이 기준 전압(VREF)보다 작은 경우, 오류 증폭기(12)의 비교 신호는 출력 전압(VOUT)의 값을 증가시키도록 패스 트랜지스터(Mp)를 제어할 수 있다. 그리고, 피드백 전압(VFB)이 기준 전압(VREF)보다 큰 경우, 상기 비교 신호는 출력 전압(VOUT)의 값을 감소시키도록 패스 트랜지스터(Mp)를 제어할 수 있다. The comparison signal includes information on a change in the output voltage (V OUT ) of the low voltage drop regulator (10). That is, when the output voltage V OUT changes, the feedback voltage V FB varies in response to this, and the
이에 따라, 패스 트랜지스터(Mp)는 제어신호(CTRL)로서 동작하는 상기 비교신호에 응답하여 상기 출력 전압(VOUT)을 변동시켜 이를 안정화시킨다. 즉, 저전압 강하 레귤레이터(10)는 피드백을 이용하여 안정된 출력을 유지할 수 있다. Thus, the pass transistor Mp stabilizes the output voltage V OUT by fluctuating the output voltage V OUT in response to the comparison signal acting as the control signal CTRL. That is, the low-
그러나, 입력 전원전압(Vdd)에 노이즈가 포함되는 경우, 패스 트랜지스터(Mp), 피드백부(14) 및 오류 증폭기(12)에 의해 형성된 루프에서의 신호 흐름에 따라, 상기 패스 트랜지스터로 인가되는 제어신호(CTRL)에 노이즈가 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 제어신호(CTRL)가 패스 트랜지스터(Mp)를 적절하게 제어하지 못할 수 있다.However, when noise is included in the input power supply voltage Vdd, in accordance with the signal flow in the loop formed by the pass transistor Mp, the
도 2는 도 1에 도시된 저전압 강하 레귤레이터에 대한 소신호 모델링 회로로서, 도 2를 참고하면, 상기 패스 트랜지스터(Mp)의 게이트 전극이 접속된 제 1 노드(N1)에는 기생 캐패시터(Cp1)가 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 기생 캐패시터(Cp1)는 상기 제 1노드(N1)에 인접한 오류 증폭기(12)를 레이아웃 할 때 발생될 수 있다. 2, a parasitic capacitor Cp 1 is connected to a
또한, 상기 패스 트랜지스터(Mp)의 게이트-소스 전극 사이에는 게이트-소스 캐패시터(Cgs)가 형성되고, 게이트-드레인 전극 사이에는 게이트-드레인 캐패시터(Cgd)가 형성된다. 도 2에 도시된 소신호 모델링에는 제 1 및 제 2전압-제어 전류 소스(voltage-controlled current source, VCCS1, VCCS2)와 출력단에 형성되는 전체 부하 저항(RLT) 및 전체 부하 캐패시터(CLT)가 도시되어 있다. 이때, 상기 전체 부하 캐패시터(CLT)는 부하 캐패시터(CL)와 상기 출력노드(N2)에 형성되는 제 2기생 캐패시터(CP2)를 포함할 수 있으며, 상기 제 2기생 캐패시터(CP2)는 일 예로, 출력 노드(N2)에 인접한 부하 기기를 레이아웃 할 때 발생될 수 있다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 상기 게이트-드레인 캐패시터(Cgd)가 제 1노드(N1)와 접지(GND) 사이에 연결되고, 상기 드레인 전극와 접지 사이에 전압-제어 전류 소스(VCCS1, VCCS2)가 형성된다. A gate-source capacitor Cgs is formed between the gate and source electrodes of the pass transistor Mp and a gate-drain capacitor Cgd is formed between the gate and drain electrodes. The small signal modeling shown in FIG. 2 includes first and second voltage-controlled current sources VCCS 1 and VCCS 2 , a total load resistance R LT formed at the output stage, and a total load capacitor C LT are shown. The entire load capacitor C LT may include a load capacitor C L and a second parasitic capacitor C P2 formed at the output node N2. The second parasitic capacitor C P2 may include a second parasitic capacitor C P2 , For example, when laying out a load device adjacent to the output node N2. 2, the gate-drain capacitor Cgd is connected between the first node N1 and the ground GND and the voltage-controlled current sources VCCS 1 and VCCS 2 Is formed.
제 1노드(N1)에 생성되는 제 1노드 전압(VN1)은 상기 오류 증폭기(12)에서 출력되는 비교 신호와 관계없이 상기 입력 전원전압(Vdd)에 의해 발생된다. 즉, 상기 입력 전원전압(Vdd)에 노이즈가 포함되는 경우, 상기 입력 전원전압(Vdd)는 상기 노이즈에 의하여 주파수 성분을 포함하게 되며, 도 2의 소신호 모델 회로에 의할 경우 상기 제 1노드 전압(VN1)은 하기 수학식1으로 도출될 수 있다.The first node voltage V N1 generated in the first node N1 is generated by the input power supply voltage Vdd irrespective of the comparison signal output from the
(s: 라플라스 변수, Rg: 제 1노드에서의 등가 저항)(s: Laplace variable, R g: equivalent resistance of the first node)
상기 수학식1에 의하면, 제 1노드 전압(VN1)은 입력 전원전압(Vdd)와 상이한 크기를 가지면서 변동된다. 즉, 입력 전원전압(Vdd)에 노이즈가 포함되어 변동되면 제 1노드 전압(VN1)은 상기 기생 캐패시터(Cp1) 및 게이트-드레인 캐패시터(Cgd)의 영향을 받아 입력 전원전압(Vdd) 보다 작은 크기를 가지면서 변동된다.According to Equation (1), the first node voltage V N1 varies with a magnitude different from the input power supply voltage Vdd. That is, when noise is included in the input power supply voltage Vdd, the first node voltage V N1 is influenced by the parasitic capacitor Cp 1 and the gate-drain capacitor Cgd to be higher than the input power supply voltage Vdd It has a small size and fluctuates.
패스 트랜지스터(Mp)를 동작시키는 전압값인 게이트-소스 전압(Vgs)은 소스 전극으로 입력되는 전압(입력 전원전압(Vdd))과 게이트 전극으로 인가되는 전압 즉, 제 1노드에 인가되는 전압(제 1노드 전압(VN1))의 차이므로, 상기 입력 전원전압(Vdd)와 제 1노드 전압(VN1)이 서로 다른 크기로 변하게 되면 상기 게이트-소스 전압(Vgs)이 변동된다.The gate-source voltage Vgs which is a voltage value for operating the pass transistor Mp is a voltage applied to the source electrode (input power supply voltage Vdd) and a voltage applied to the gate electrode, that is, Since the difference between the first node voltage (V N1)), when said input supply voltage (Vdd) and the first node voltage (V N1) is changed to a different size from each other and the gate-source voltage (Vgs) it is varied.
이 경우 상기 패스 트랜지스터(Mp)의 제어신호(CTRL)는 오류 증폭기(12)에서 출력되는 비교신호가 일정한 전압값으로 출력되더라도, 상기 제 1노드 전압(VN1)이 입력 전원전압(Vdd)과 다른 크기로 변동되므로 상기 제어신호(CTRL)가 패스 트랜지스터(Mp)를 적절하게 제어하지 못하게 된다. 즉, 공급 전원 잡음 제거율(PSRR) 특성이 낮아진다. The control signal CTRL of the pass transistor Mp is set such that the first node voltage V N1 is equal to the input power supply voltage Vdd The control signal CTRL does not control the pass transistor Mp properly. That is, the power supply noise rejection rate (PSRR) characteristic is lowered.
이와 같은 LDO 레귤레이터(10)의 PSRR 특성은 입력 전원전압(Vdd)의 고주파 성분에 대해 더 취약하며, 따라서 상기 입력 전원전압(Vdd)에 포함되는 노이즈가 고주파 성분인 경우 LDO 레귤레이터(10)는 불안정한 출력 전압(VOUT)을 출력할 수 있다. The PSRR characteristic of the
이에 따라, 도 1에 도시된 LDO 레귤레이터(10)는 출력 전압(VOUT)을 보다 안정적으로 출력하기 위해, 출력 노드(N2)에 대용량 부하(Load) 캐패시터(CL)를 형성한다. 그러나, 상기 부하 캐패시터(CL)를 대용량으로 구현하기 위해서는 물리적으로 넓은 면적이 필요하므로 설계상 제약이 있다는 단점이 있다.Accordingly, the
본 발명의 실시예는 이와 같은 단점을 극복하는 LDO 레귤레이터로서, 패스 트랜지스터의 게이트 노드에서 발생되는 기생 캐패시턴스의 영향을 제거할 수 있는 보상 회로를 구비함으로써, 입력 전압으로 노이즈가 유입되더라도 상기 패스 트랜지스터의 게이트-소스 간 전압차를 제거하여 공급 전원 잡음 제거율(PSRR) 특성을 향상시키는 저전압 강하 레귤레이터를 제공할 수 있다.The LDO regulator overcomes the above disadvantages. The LDO regulator includes a compensation circuit that can remove the influence of the parasitic capacitance generated at the gate node of the pass transistor, so that even if noise is introduced into the input voltage, It is possible to provide a low-dropout regulator that eliminates the gate-source voltage difference to improve the power supply noise rejection ratio (PSRR) characteristic.
또한, 상기 보상 회로를 구비함을 통해 큰 면적을 갖는 대용량 부하(Load) 캐패시터를 제거하면서도 고주파 대역에서도 안정적인 출력 전압을 출력할 수 있으며, 이에 따라 디스플레이 구동에 필요한 DDI(Display Driver IC)의 아날로그 회로들에 적은 면적으로 안정적인 전압을 제공하는 최적의 레귤레이터로서 동작할 수 있다.In addition, by providing the compensation circuit, it is possible to output a stable output voltage even in a high frequency band while eliminating a large capacity load capacitor having a large area, and accordingly, it is possible to output an analog output circuit Lt; RTI ID = 0.0 > regulator < / RTI >
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 저전압 강하 레귤레이터를 나타내는 회로도이고, 도 4는 도 3에 도시된 저전압 강하 레귤레이터에 대한 소신호 모델링 회로이다.FIG. 3 is a circuit diagram showing a low-voltage drop regulator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a small-signal modeling circuit for the low-voltage drop regulator shown in FIG.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 LDO 레귤레이터(20)는 도 1에 도시된 LDO 레귤레이터(10)와 비교할 때, 패스 트랜지터(Mp)의 게이트 전극이 접속되는 제 1노드(N1)에 보상 회로(200)가 추가로 구성되고, 출력 노드(N2)에 형성된 부하 캐패시터(CL)가 제거되는 점에서 차이가 있으며, 이외의 구성을 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 1의 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 4의 경우도 도 2에 도시된 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 3, the
상기 보상 회로(200)는 음의 캐패시턴스를 생성하는 회로로서, 이는 상기 제 1노드(N1)에서의 보상 회로(200)에 대한 등가 캐패시턴스(Ceg)가 음의 값을 가짐을 의미한다.The
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 보상 회로(200)의 등가 캐패시터(Ceq)는 음의 캐패시턴스를 갖는 것으로, 이는 상기 제 1 노드(N1)에서의 기생 캐패시턴스(Cp1) 및 패스 트랜지스터(Mp)의 게이트-드레인 전극간의 캐패시턴스(Cgd)의 합인 - (Cp1 + Cgd)으로 구현될 수 있다.That is, equivalent to the capacitor (Ceq) of the
따라서, 앞서 도 2에 도시된 회로와 비교할 때, 음의 캐패시턴스를 갖는 등가 캐패시터(Ceq)가 상기 제 1 노드(N1)에서의 기생 캐패시터(Cp1) 및 패스 트랜지스터(Mp)의 게이트-드레인 전극간의 캐패시터(Cgd)와 병렬로 연결된다.Therefore, when also compared to the circuit shown in Figure 2 above, the equivalent capacitor (Ceq) having a capacitance of the negative is the first node (N1) Parasitic capacitors (Cp 1) and a pass transistor (Mp) at the gate-drain electrodes Is connected in parallel with the capacitor Cgd.
여기서, 상기 제 1노드(N1)의 제 1노드 전압(VN1')은 오류 증폭기(12)에서 출력되는 비교 신호와 관계없이 상기 입력 전압(Vdd)에 의해 발생된다. Here, the first node voltage V N1 'of the first node N1 is generated by the input voltage Vdd irrespective of the comparison signal output from the
즉, 상기 입력 전원전압(Vdd)에 노이즈가 포함되는 경우, 상기 입력 전원전압(Vdd)는 상기 노이즈에 의하여 주파수 성분을 포함하게 되며, 도 4의 소신호 모델 회로에 의할 경우 상기 제 1노드 전압(VN1')는 하기 수학식2으로 도출될 수 있다.That is, when noise is included in the input power supply voltage Vdd, the input power supply voltage Vdd includes a frequency component due to the noise. In the case of the small signal model circuit of FIG. 4, The voltage V N1 'can be derived by the following equation (2).
상기 수식에 의하면, 제 1노드 전압(VN1')은 입력 전압(Vdd)와 동일한 크기를 가지면서 변동된다. 즉, 입력 전원전압(Vdd)에 노이즈가 포함되어 변동되더라도 제 1노드 전압(VN1')은 음의 캐패시턴스 값을 갖는 등가 캐패시터(Ceq)에 의해 상기 기생 캐패시터(Cp1) 및 게이트-드레인 캐패시터(Cgd)의 영향이 제거됨으로써, 상기 입력 전원전압(Vdd)과 동일하게 변동된다.According to the above equation, the first node voltage V N1 'varies with the same magnitude as the input voltage Vdd. That is, even if the input power supply voltage Vdd fluctuates due to noise, the first node voltage V N1 'is supplied to the parasitic capacitor Cp 1 and the gate-drain capacitor Cp by an equivalent capacitor Ceq having a negative capacitance value. The influence of the input power supply voltage (Vgd) is removed, thereby changing the input power supply voltage (Vdd).
패스 트랜지스터(Mp)를 동작시키는 전압값인 게이트-소스 전압(Vgs)은 소스 전극으로 입력되는 전압(Vdd)와 게이트 전극으로 인가되는 제 1노드 전압(VN1')의 차인바, 상기 입력 전원전압(Vdd)와 제 1노드 전압(VN1')가 동일하게 변동되면 상기 게이트-소스 전압(Vgs)은 일정하다.The gate-source voltage Vgs which is a voltage value for operating the pass transistor Mp is a difference between the voltage Vdd input to the source electrode and the first node voltage V N1 'applied to the gate electrode, The gate-source voltage Vgs is constant if the voltage Vdd and the first node voltage V N1 'are equally varied.
이 경우 상기 패스 트랜지스터(Mp)의 제어신호(CTRL)는 오류 증폭기(12)에서 출력되는 비교신호가 일정한 전압값으로 출력되면, 상기 제 1노드 전압(VN1')이 입력 전원전압(Vdd)과 동일한 크기로 변동되므로 상기 제어신호(CTRL)가 패스 트랜지스터(Mp)를 적절하게 제어할 수 있다. 즉, 공급 전원 잡음 제거율(PSRR) 특성이 향상된다.In this case, the control signal CTRL of the pass transistor Mp controls the first node voltage V N1 'to be equal to the input power supply voltage Vdd when the comparison signal output from the
즉, 본 발명의 실시예에 의한 LDO 레귤레이터(20)에 의하며, 상기 입력 전원전압(Vdd)에 포함되는 노이즈가 고주파 성분인 경우에도 안정적인 출력 전압(VOUT)을 출력할 수 있다. That is, according to the
이에 따라, 도 3에 도시된 LDO 레귤레이터(20)는 도 1에 도시된 LDO 레귤레이터(10)와는 달리 추가적으로 출력 노드(N2)에 대용량 부하(Load) 캐패시터(CL)를 형성할 필요가 없다.Accordingly, unlike the
다만, 상기 출력 노드(N2)에는 제 2기생 캐패시터(Cp2)가 형성될 수 있으며, 이러한 제 2기생 캐패시터(Cp2)가 상기 전체 부하 캐패시터(CLT)의 역할을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 제 2기생 캐패시터(Cp2)는 상기 제 출력 노드(N2)에 인접한 부하 기기(예: DDI 내의 아날로그 회로)를 레이아웃 할 때 발생될 수 있다. However, the output node (N2) may be the second may be formed of a parasitic capacitor (Cp 2), it plays a role of this second parasitic capacitor (Cp 2) is the total load capacitor (C LT). For example, the second parasitic capacitor Cp 2 may be generated when laying out a load device (e.g., an analog circuit in the DDI) adjacent to the output node N2.
도 5는 도 4에 도시된 보상회로의 일 실시예를 포함하는 저전압 강하 레귤레이터의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a low-dropout regulator including one embodiment of the compensation circuit shown in FIG.
도 5를 참조하면, 상기 보상회로(200)는 비반전 증폭기(210), 소스 팔로워부(220) 및 보상 캐패시터(230, CM)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 5, the
비반전 증폭기(210)는 OP 앰프(212), 상기 OP 앰프(212)의 출력단과 접지 사이에 직렬로 연결되는 제 1 저항(Rf1) 및 제 2 저항(Rf2)으로 구성된다. 상기 OP 앰프(212)의 비반전 입력단(+)으로 상기 제어신호(CTRL) 즉, 오류 증폭기(12)의 비교신호에 대응되는 신호가 입력되고, 반전 입력단(-)은 상기 OP 앰프(212)의 출력신호가 피드백되어 입력된다. 즉, 상기 반전 입력단으로 인가되는 신호는 OP 앰프(212)의 출력 전압이 상기 제 1 저항(Rf1) 및 제 2 저항(Rf2)에 의해 분배된 전압이다. 상기 구조를 갖는 비반전 증폭기(210)의 이득(Gain, ACL)은 1+Rf1/Rf2로 계산된다.The
상기 OP 앰프(212)의 비반전 입력단(+)으로는 상기 오류 증폭기(12)의 비교신호가 직접 입력될 수도 있으나, 상기 비교신호의 전압 레벨이 OP 앰프(212)의 입력신호로는 다소 높은 레벨일 수 있다.Although the comparison signal of the
이에 상기 보상회로(200)는 상기 오류 증폭기(12)의 비교신호를 낮은 레벨의 전압으로 변환시키기 위해 소스 팔로워부(220)를 포함할 수 있다. The
소스 팔로워부(220)는 제 1전극이 상기 입력 전원전압(Vdd)과 연결되고, 제 2전극이 전류 싱크부(222)와 연결되며, 게이트 전극으로 오류 증폭기(12)에서 출력되는 비교신호가 인가되는 N타입의 트랜지스터(Ms, 일 예로 NMOSFET)로 구성될 수 있다. The
상기 소스 팔로워부(220)에 의할 경우 OP 앰프(212)의 비반전 입력단(+)으로 인가되는 전압은 상기 오류 증폭기(12)의 비교신호에서 트랜지스터 Ms의 문턱전압을 뺀 값을 갖는 전압이 될 수 있다. 또한, 트랜지스터 Ms가 소스 팔로워로 동작하도록 상기 전류 싱크부(222)를 통해 입력 전원전압(Vdd)에서 접지(GND)로 전류 패스가 형성된다.The voltage applied to the non-inverting input terminal (+) of the
보상 캐패시터(230, CM)는 상기 비반전 증폭기(210)에 병렬로 연결된다. 즉, 보상 캐패시터(230, CM)의 제 1전극은 비반전 증폭기(210)의 출력단에 연결되고, 제 2전극은 비반전 증폭기(210)의 비반전 입력단(+)에 연결될 수 있다.The
단, 도시된 바와 같이 소스 팔로워부(220)이 포함될 경우 상기 보상 캐패시터(230, CM)의 제 2전극은 트랜지스터 Ms의 게이트 전극에 연결될 수 있다. However, when the
또한, 상기 보상 캐패시터(230, CM)를 도시된 바와 같이 비반전 증폭기(210)에 병렬로 연결하면, 밀러 효과(Miller effect)에 의해 상기 보상회로(220)를 바라보는 측면에서의 등가 캐패시턴스(Ceg) 즉, 상기 제 1노드(N1)에서의 보상 회로(200)에 대한 등가 캐패시턴스(Ceg)가 하기 수학식3으로 도출된다.In addition, when the
(단, Rf1 = Rf2인 경우)(Provided that Rf1 = Rf2)
상기 보상회로(200)의 등가 캐패시턴스(Ceq)는 적은 면적을 갖는 보상 캐패시터(CM)를 구비하더라도, 비반전 증폭기(220)에 포함된 제 1저항(Rf1) 및 제 2저항(Rf2) 중 적어도 하나를 가변저항으로 구현하고, 이들 저항의 값을 변경하여 상기 제 1 및 제 2저항의 비(Rf1:Rf2)를 조절함으로써 원하는 크기를 갖는 음의 캐패시턴스를 생성할 수 있게 된다.Although the equivalent capacitance Ceq of the
즉, 앞서 도 4를 통해 보상의 대상이 되는 캐패시터인 상기 제 1 노드(N1)에서의 기생 캐패시터(Cp1) 및 패스 트랜지스터(Mp)의 게이트-드레인 전극간의 캐패시터(Cgd)의 용량이 계산 또는 예측되면, 이에 대응되는 크기를 갖도록 상기 제 1 및 제 2저항의 비(Rf1:Rf2)를 조절하여 상기 캐패시턴스를 보상(제거)할 수 있는 음의 캐패시턴스 값 즉, - (Cp1 + Cgd)을 생성할 수 있다.That is, the capacity of the capacitor Cgd between the gate-drain electrode of the parasitic capacitor Cp 1 and the pass transistor Mp in the first node N1, which is a capacitor to be compensated, (Cp 1 + Cgd), which can compensate (remove) the capacitance by adjusting the ratio (Rf 1: Rf 2) of the first and second resistors so as to have a size corresponding to the negative capacitance Can be generated.
이를 통해 입력 전압으로 노이즈가 유입되더라도 상기 패스 트랜지스터의 게이트-소스 간 전압차를 제거하여 공급 전원 잡음 제거율(PSRR) 특성을 향상시킬 수 있으며, 상기 보상 회로를 구비함을 통해 큰 면적을 갖는 대용량 부하(Load) 캐패시터를 제거하면서도 고주파 대역에서도 안정적인 출력 전압을 형성할 수 있게 된다.Accordingly, even if noise is introduced into the input voltage, the voltage difference between the gate and the source of the pass transistor can be removed to improve the PSRR characteristic of the power supply, and the large- The load capacitor can be removed and a stable output voltage can be formed even in a high frequency band.
다만, 본 발명의 실시예의 경우 상기 보상 회로(200)의 동작은 LDO 레귤레이터(20)의 오류 증폭기(12) 보다 빠른 동작 속도를 유지해야 한다. 따라서, 상기 비반전 증폭기(210)의 OP 앰프(212)는 상기 오류 증폭기(12)에 비해 넓은 동작 대역폭을 갖는다. However, in the case of the embodiment of the present invention, the operation of the
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 저전압 강하 레귤레이터의 PSRR 특성을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the PSRR characteristics of the low-voltage dropout regulator according to the embodiment of the present invention.
도 6을 참고하면, 라인 A는 도 1에 도시된 LDO 레귤레이터(10)의 PSRR 특성을 나타내며, 라인 B는 도 3에 도시된 보상회로(200)를 구비하는 LDO 레귤레이터(20)의 PSRR 특성을 나타낸다.6, line A shows the PSRR characteristic of the
도 6에 도시된 그래프의 가로축(freq (Hz))은 LDO 레귤레이터에 인가되는 입력 전원전압(Vdd)이 갖는 주파수 성분 값을 나타내고, 세로축(V (dB))은 LDO 레귤레이터의 공급 전원 잡음 제거율(PSRR) 값을 나타낸다. 상기 PSRR 값이 0에 가까울수록 LDO 레귤레이터의 PSRR 특성이 좋지 않음을 나타낸다.The horizontal axis (freq (Hz)) of the graph shown in FIG. 6 represents the frequency component value of the input power supply voltage Vdd applied to the LDO regulator and the vertical axis V (dB) represents the supply power noise removal rate PSRR). The closer the PSRR value is to 0, the less the PSRR characteristic of the LDO regulator is.
도 6을 참고하면, 입력 전원전압(Vdd)의 100KHz 이하의 주파수 대역에 대한 LDO 레귤레이터의 PSRR 특성은 LDO 레귤레이터의 루프 이득 특성에 기초하여 결정되므로, 도시된 바와 같이 LDO 레귤레이터(10, A) 및 LDO 레귤레이터(20, B) 모두 양호하다.6, since the PSRR characteristic of the LDO regulator for the frequency band of 100 KHz or less of the input power supply voltage (Vdd) is determined based on the loop gain characteristic of the LDO regulator, the
반면, 입력 전원전압(Vdd)의 1MHz 이상의 고주파 대역에 대한 LDO 레귤레이터의 PSRR 특성은 패스 트랜지스터의 기생 캐패시턴스 등에 의해 영향을 받을 수 있다. 또한, LDO 레귤레이터의 PSRR 특성은 입력 전압의 고주파 성분에 대해 더 취약하며, 이 경우 상기 입력 전원전압(Vdd)에는 고주파 성분을 갖는 노이즈가 포함될 수 있다. On the other hand, the PSRR characteristic of the LDO regulator for the high frequency band of 1 MHz or more of the input power supply voltage (Vdd) can be influenced by the parasitic capacitance of the pass transistor or the like. In addition, the PSRR characteristic of the LDO regulator is more vulnerable to the high frequency component of the input voltage. In this case, the input power supply voltage Vdd may include noise having a high frequency component.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 LDO 레귤레이터(10, A)의 경우 입력 전압의 1MHz 이상의 고주파 대역에 대한 전압 레귤레이터의 PSRR 특성은 입력 전압의 100KHz 이하의 주파수 대역에 대한 것보다 좋지 않다.That is, as shown in FIG. 6, the PSRR characteristic of the voltage regulator for the high frequency band of 1 MHz or more of the input voltage in the case of the
그러나, 보상회로(200)가 구비된 LDO 레귤레이터(10, A)의 경우는 도시된 바와 같이 1MHz 이상의 고주파 대역에서도 PSRR 특성이 개선됨을 확인할 수 있다.However, in the case of the
즉, 도 6의 그래프에 의하면 보상회로(200)가 구비된 LDO 레귤레이터(10, B)는 그렇지 않은 LDO 레귤레이터(10, A)에 대비하여, 고주파 대역인 1MHz ~ 10MHz의 범위에서 약 30dB 크기의 PSRR 향상 효과를 확인할 수 있다. 6, the
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 표시장치의 블록도이고, 도 8은 도 7에 도시된 전압 생성부의 구성을 나타내는 블록도이다.FIG. 7 is a block diagram of a display apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the voltage generator shown in FIG.
도시한 실시예에서, 액정 표시 장치(LCD)를 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 모든 실시예는 액정 표시 장치 외에, 플라즈마 표시 장치(PDP), 유기 전계 발광 표시 장치(OLED) 등의 모든 평판 표시 장치에 적용 가능하다.Although all of the embodiments of the present invention have been described with respect to a liquid crystal display (LCD) in the illustrated embodiment, all of the embodiments of the present invention can be applied to all of flat panel displays such as a plasma display device (PDP), an organic light emitting display And is applicable to a display device.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시장치(100)는, 표시패널(110), 컨트롤러(120), 전압 발생부(130), 게이트 구동부(140) 및 소오스 구동부(150)를 포함한다.7 and 8, a
또한, 상기 전압 발생부(130)는 DC-DC 컨버터(30) 및 LDO 레귤레이터(20)를 포함하며, 상기 LDO 레귤레이터(20)는 도 3에 도시된 LDO 레귤레이터(20)와 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 상기 LDO 레귤레이터(20)의 구체적인 구성 및 동작에 대한 설명은 생략하기로 한다. The
상기 표시패널(110)은 다수의 게이트 라인(GL1~GLn), 다수의 데이터 라인(DL1~DLm), 및 다수의 화소(PX)를 포함한다. 구체적으로, 상기 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)은 제1 방향(D1)으로 연장하고, 상기 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)으로 배열된다. 상기 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)은 상기 제2 방향(D2)으로 연장하고 상기 제1 방향(D1)으로 배열된다. 상기 다수의 데이터 라인(DL1~DLm)과 상기 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)은 서로 다른 층 상에 구비되어 서로 전기적으로 절연되게 교차한다. The
상기 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 상기 데이터 라인들(DL1~DLm)에 의해서 다수의 화소영역이 정의된다. 상기 화소영역들에는 다수의 화소(PX)가 각각 배치된다. A plurality of pixel regions are defined by the gate lines GL1 to GLn and the data lines DL1 to DLm. A plurality of pixels PX are arranged in the pixel regions.
상기 컨트롤러(120)는 외부의 영상보드(미도시)로부터 입력영상 데이터(I_DAT) 및 영상 제어신호(I_CS)를 인가받는다. 상기 입력영상 데이터(I_DAT)는 상기 표시장치(100)의 외부로부터 상기 표시장치(100)로 입력되는 영상 데이터 신호로 정의될 수 있다. The
상기 컨트롤러(120)는 상기 입력영상 데이터(I_DAT)를 상기 소오스 구동부(150)의 사양에 맞도록 변환한다. 변환 동작을 통해 상기 컨트롤러(120)에서 생성된 변환 영상 데이터(I_DAT')는 상기 소오스 구동부(150)로 제공된다.The
상기 컨트롤러(120)는 상기 영상 제어신호(I_CS)에 응답하여 게이트 제어신호(GCS) 및 데이터 제어신호(DCS)를 생성한다. 상기 게이트 제어신호(GCS)는 상기 게이트 구동부(140)를 구동하기 위한 신호이고, 상기 데이터 제어신호(DCS)는 상기 소오스 구동부(150)를 구동하기 위한 신호이다. The
상기 게이트 구동부(140)는 상기 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여 게이트 신호를 생성하고, 상기 게이트 신호를 상기 게이트 라인들(GL1~GLn)에 순차적으로 출력한다. The
상기 소오스 구동부(150)는 상기 컨트롤러(120)로부터 상기 변환 영상 데이터(I_DAT') 및 상기 데이터 제어신호(DCS)를 수신하고, 상기 데이터 제어신호(DCS)에 응답하여 상기 변환 영상 데이터(I_DAT')를 데이터 전압으로 변환하여 상기 표시패널(110)로 출력한다. The
상기 게이트 구동부(140), 소오스 구동부(150) 및/또는 컨트롤러(120)는 하나의 집적 회로 칩(예: Display Driver IC, DDI) 형태로 표시패널(110)의 하부기판 상에 직접 장착될 수 있다.The
상기 전압 발생부(130)는 입력 전압(Vin)을 수신하고 상기 입력 전압(Vin)을 아날로그 전압으로 변환하여 상기 DDI에 포함된 아날로그 회로인 게이트 구동부(140) 및/또는 소오스 구동부(150)로 출력한다. 또한, 상기 전압 발생부(130)는 상기 DDI 내의 상기 아날로그 회로와 함께 실장될 수도 있다.The
도 7에 도시된 실시예의 경우 상기 전압 발생부(130)에서 출력되는 신호가 상기 소오스 구동부(150)로 공급되어 계조 전압 생성의 기준전압으로 사용될 수 있는 아날로그 구동전압(AVDD)임을 나타내고 있으나, 이는 하나의 실시예로서 상기 전압 발생부(130)에서 출력되는 신호가 이에 한정되는 것은 아니다. 7, the signal output from the
도 8을 참조하면, 상기 전압 발생부(130)는 DC-DC 컨버터(30) 및 LDO 레귤레이터(20)를 포함하며, 상기 LDO 레귤레이터(20)는 도 3에 도시된 LDO 레귤레이터(20)와 동일한 구성을 갖는 것으로 음의 캐패시턴스를 발생시키는 보상회로(도 3의 200)을 구비한다.8, the
상기 DC-DC 컨버터(30)는 입력 전압(Vin) 및 스위칭 신호(SW)를 제공받을 수 있다. 상기 스위칭 신호(SW)는 입력 전압(Vin)에 기초하여 조정 전압(Vreg)이 출력되도록 제어하기 위한 신호이다. DC-DC 컨버터(30)는 상기 스위칭 신호(SW)에 따라 조정 전압(Vreg)을 출력할 수 있다. DC-DC 컨버터(30)는 값이 크게 변동하는 입력 전압(Vin)을 비교적 안정된 값을 갖는 조정 전압(Vreg)으로 변환할 수 있다. 그러나, 상기 DC-DC 컨버터(30)는 스위칭 신호(SW)에 따라 작동하기 때문에, 상기 조정 전압(Vreg)은 스위칭에 의한 노이즈를 포함할 수 있다. The DC-
상기 LDO 레귤레이터(20)은 DC-DC 컨버터(30)에 대한 서브-레귤레이터의 역할을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 LDO 레귤레이터(20)는 상기 조정 전압(Vreg)를 입력 전원전압(Vdd)로 인가 받으며, 앞서 설명한 보상회로(200)에 의해 생성된 음의 캐패시턴스를 통해 상기 조정 전압(Vreg)에 포함되는 노이즈 영향을 제거하여 안정된 출력 전압(VOUT)을 출력할 수 있다.The
특히 상기 스위칭에 의한 노이즈는 고주파 성분의 노이즈일 수 있으므로, 상기 LDO 레귤레이터(20)의 입력 전원전압(Vdd)로 인가되는 조정 전압(Vreg)에는 고주파 성분의 노이즈를 포함할 수 있다. In particular, since the noise due to the switching may be a noise of a high frequency component, the adjustment voltage Vreg applied to the input power supply voltage Vdd of the
이 경우 앞서 도 3 및 도 5를 통해 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 LDO 레귤레이터(20)는, 패스 트랜지스터(Mp)의 게이트 노드(N1)에서 발생되는 기생 캐패시턴스(Cp) 및 게이트-드레인 캐패시턴스(Cgd)의 영향을 제거할 수 있는 보상 회로(200)를 구비함으로써, 상기 패스 트랜지스터의 게이트-소스 간 전압차를 제거하여 공급 전원 잡음 제거율(PSRR) 특성을 향상시킬 수 있으며, 상기 보상 회로(200)를 구비함을 통해 큰 면적을 갖는 대용량 부하(Load) 캐패시터를 제거하면서도 고주파 대역에서도 안정적인 출력 전압을 출력할 수 있다.3 and 5, the
따라서, 본 발명의 실시예에 의한 표시장치(100)는, 상기 LDO 레귤레이터(20)를 통해 디스플레이 구동에 필요한 DDI(Display Driver IC)의 아날로그 회로들에 대용량 부하(Load) 캐패시터를 제거하여 적은 면적으로 안정적인 전압을 제공할 수 있다. Therefore, the
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific constituent elements, and limited embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
10, 20: LDO 레귤레이터
12: 오류 증폭기
14: 피드백부
30: DC-DC 컨버터
130: 전압 발생부
200: 보상회로
212: 비반전 증폭기
220: 소스 팔로워부
230: 보상 캐패시터
10, 20: LDO regulator 12: error amplifier
14: Feedback section 30: DC-DC converter
130: voltage generator 200: compensation circuit
212: non-inverting amplifier 220: source follower
230: compensation capacitor
Claims (10)
상기 패스 트랜지스터의 게이트 노드로 음의 캐패시턴스를 제공하는 보상회로가 포함되며,
상기 제어신호는 상기 패스 트랜지스터의 출력전압에 연관된 피드백 신호, 기준 입력신호 및 상기 음의 캐패시턴스를 근거로 형성됨을 특징으로 하는 LDO 레귤레이터.A pass transistor for regulating an input voltage according to a control signal; And
And a compensation circuit for providing a negative capacitance to the gate node of the pass transistor,
Wherein the control signal is formed based on a feedback signal, a reference input signal, and the negative capacitance associated with the output voltage of the pass transistor.
상기 출력 전압에 응답하여 피드백 전압을 생성하는 피드백부;
기준 전압 및 상기 피드백 전압을 입력 받아 비교 신호를 출력하는 오류 증폭기; 및
상기 패스 트랜지스터의 게이트 전극이 접속된 제 1노드에 음의 캐패시턴스를 생성하는 보상 회로가 포함됨을 특징으로 하는 LDO 레귤레이터.A pass transistor that regulates an input power supply voltage according to a control signal and outputs the regulated output voltage;
A feedback unit for generating a feedback voltage in response to the output voltage;
An error amplifier receiving the reference voltage and the feedback voltage and outputting a comparison signal; And
And a compensation circuit for generating a negative capacitance at a first node to which a gate electrode of the pass transistor is connected.
상기 음의 캐패시턴스의 크기는 상기 제 1 노드에서의 기생 캐패시턴스 및 상기 패스 트랜지스터의 게이트-드레인 전극간 캐패시턴스의 합의 크기와 실질적으로 동일함을 특징으로 하는 LDO 레귤레이터.3. The method of claim 2,
Wherein a magnitude of the negative capacitance is substantially equal to a magnitude of a parasitic capacitance at the first node and a sum of capacitances between gate and drain electrodes of the pass transistor.
상기 보상회로는,
OP 앰프와, 상기 OP 앰프의 출력단과 접지 사이에 연결되는 제 1 저항 및 제 2 저항으로 구성되는 비반전 증폭기 및
상기 비반전 증폭기에 연결되는 보상 캐패시터를 포함함을 특징으로 하는 LDO 레귤레이터.3. The method of claim 2,
Wherein the compensation circuit comprises:
A non-inverting amplifier composed of an operational amplifier, a first resistor and a second resistor connected between the output terminal of the operational amplifier and ground,
And a compensation capacitor coupled to the non-inverting amplifier.
상기 OP 앰프는 상기 오류 증폭기에 비해 넓은 동작 대역폭을 갖음을 특징으로 하는 LDO 레귤레이터.5. The method of claim 4,
Wherein the operational amplifier has a wider operational bandwidth than the error amplifier.
상기 OP 앰프의 비반전 입력단(+)으로는 상기 제어신호에 대응되는 신호가 입력되고, 반전 입력단(-)으로는 상기 OP 앰프의 출력 전압이 상기 제 1 저항 및 제 2 저항에 의해 분배된 전압이 입력됨을 특징으로 하는 LDO 레귤레이터.6. The method of claim 5,
A signal corresponding to the control signal is input to the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier, and an inverting input terminal (-) is connected to the output voltage of the operational amplifier Is input to the LDO regulator.
상기 보상회로는 상기 비반전 증폭기의 입력단에 연결되는 소스 팔로워부를 더 포함함을 특징으로 하는 LDO 레귤레이터.5. The method of claim 4,
Wherein the compensation circuit further comprises a source follower connected to an input of the non-inverting amplifier.
상기 소스 팔로워부는 제 1전극이 상기 입력 전원전압과 연결되고, 제 2전극이 전류 싱크부와 연결되며, 게이트 전극으로 상기 제어신호가 인가되는 트랜지스터를 포함함을 특징으로 하는 LDO 레귤레이터.8. The method of claim 7,
Wherein the source follower includes a transistor having a first electrode coupled to the input power supply voltage, a second electrode coupled to the current sink, and a control signal applied to the gate electrode.
상기 소스 팔로워부에 포함된 트랜지스터는 상기 패스 트랜지스터와 상이한 타입의 트랜지스터임을 특징으로 하는 LDO 레귤레이터.9. The method of claim 8,
And the transistor included in the source follower unit is a transistor of a type different from that of the pass transistor.
게이트 신호를 상기 게이트 라인들에 출력하는 게이트 구동부;
데이터 전압을 상기 데이터 라인들에 출력하는 소오스 구동부 및
입력 전압을 수신하고, 이를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 게이트 구동부 및/또는 소오스 구동부로 출력하는 전압 생성부를 포함하며,
상기 전압 생성부는 DC-DC 컨버터 및 LDO 레귤레이터로 구성되고,
상기 LDO 레귤레이터는 음의 캐패시턴스를 생성하는 보상회로를 포함함을 특징으로 하는 표시장치.A display panel including a plurality of gate lines, a plurality of data lines, and a plurality of pixels;
A gate driver for outputting a gate signal to the gate lines;
A source driver for outputting a data voltage to the data lines,
And a voltage generator for receiving an input voltage, converting the analog voltage into an analog voltage, and outputting the analog voltage to the gate driver and / or the source driver,
Wherein the voltage generator comprises a DC-DC converter and an LDO regulator,
And the LDO regulator includes a compensation circuit that generates a negative capacitance.
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